(57)【要約】【課題】  プレートフィンがチューブに機械的に接合されるものにおいて、高温の加熱炉を不要としてチューブ長手方向端部とヘッダプレートとの接合を可能とする熱交換器およびその製造方法を提供する。【解決手段】  平板状のプレートフィン１１１と、内部に流体が流通すると共に、プレートフィン１１１に挿通されて、機械的に接合されるチューブ１１２とから成るコア部１１０を有し、チューブ１１２の長手方向端部がヘッダタンク１２０の一部を成すヘッダプレート１１３に接合されて成る熱交換器において、チューブ１１２およびヘッダプレート１１３の接合は、固相接合とする。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状のプレートフィン（１１１）と、
内部に流体が流通すると共に、前記プレートフィン（１１１）に挿通されて、機械的に接合されるチューブ（１１２）とから成るコア部（１１０）を有し、
前記チューブ（１１２）の長手方向端部がヘッダタンク（１２０）の一部を成すヘッダプレート（１１３）に接合されて成る熱交換器において、
前記チューブ（１１２）および前記ヘッダプレート（１１３）の接合は、固相接合としたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記チューブ（１１２）には、前記ヘッダプレート（１１３）に穿設されたチューブ孔（１１３ａ）に挿入される挿入部（１１２ａ）の先端側全周に前記ヘッダプレート（１１３）の面側に拡げ曲げされたフランジ部（１１２ｂ）が設けられ、
前記チューブ（１１２）および前記ヘッダプレート（１１３）が接合される部位は、前記フランジ部（１１２ｂ）および前記ヘッダプレート（１１３）が当接する当接部（１１４）としたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記フランジ部（１１２ｂ）は、前記ヘッダプレート（１１３）の面に沿って略９０度に拡げ曲げされたことを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記チューブ孔（１１３ａ）の前記フランジ部（１１２ｂ）側には、テーパ部（１１３ｂ）が設けられ、
前記チューブ（１１２）は、前記テーパ部（１１３ｂ）に沿うように形成され、前記テーパ部（１１３ｂ）と当接する部位においても接合されたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記フランジ部（１１２ｂ）の外周の所定部位には、前記フランジ部（１１２ｂ）を設ける際に周方向に発生する引張り応力を緩和する応力緩和部（１１２ｄ）が設けられたことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項６】
前記応力緩和部（１１２ｄ）は、Ｒ状に徐肉されるＲ徐肉部（１１２ｄ）であることを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記チューブ（１１２）および前記ヘッダプレート（１１３）が接合される部位の前記ヘッダプレート（１１３）側には、前記チューブ（１１２）側との接触面積を低減する凸状部（１１３ｆ）が設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項８】
前記チューブ孔（１１３ａ）の前記チューブ（１１２）が挿入される側には、第１面取り部（１１３ｃ）が設けられたことを特徴とする請求項２〜請求項７のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項９】
前記チューブ孔（１１３ａ）の前記フランジ部（１１２ｂ）側には、第２面取り部（１１３ｇ）が設けられたことを特徴とする請求項２、請求項３、請求項５〜請求項８のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記チューブ（１１２）の板厚は、０．１〜０．５ｍｍとしたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記チューブ（１１２）は、扁平断面形状を有する扁平チューブ（１１２）としたことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１２】
内部に流体が流通するチューブ（１１２）が平板状のプレートフィン（１１１）に挿通されて、前記チューブ（１１２）が拡管されることで前記プレートフィン（１１１）が機械的に接合されて成るコア部（１１０）を有し、前記チューブ（１１２）の長手方向端部をヘッダタンク（１２０）の一部を成すヘッダプレート（１１３）に接合する熱交換器の製造方法であって、
前記チューブ（１１２）および前記ヘッダプレート（１１３）が当接する当接部（１１４）の面が広がる方向に、超音波振動によって前記チューブ（１１２）を振動させつつ、前記チューブ（１１２）および前記ヘッダプレート（１１３）の当接方向に所定の荷重を加えて固相接合することを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項１３】
前記当接部（１１４）の形成にあたって、前記ヘッダプレート（１１３）に穿設されたチューブ孔（１１３ａ）に前記チューブ（１１２）を貫通させた後に、前記長手方向端部の全周を前記ヘッダプレート（１１３）の面側に拡がるように折り曲げてフランジ部（１１２ｂ）を形成し、このフランジ部（１１２ｂ）を前記ヘッダプレート（１１３）に当接させる工程を設けたことを特徴とする請求項１２に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１４】
前記フランジ部（１１２ｂ）を形成する前に、予め前記チューブ（１１２）の前記長手方向端部の全周の所定部位に、前記ヘッダプレート（１１３）の面側に折り曲げる際に周方向に発生する引張り応力を緩和する応力緩和部（１１２ｄ）を設ける工程を有することを特徴とする請求項１３に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１５】
前記当接部（１１４）の前記ヘッダプレート（１１３）側に、予め前記チューブ（１１２）側との接触面積を低減する凸状部（１１３ｆ）を設ける工程を有することを特徴とする請求項１２〜請求項１４のいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１６】
前記固相接合する際に、前記当接部（１１４）近傍を加熱手段（２３０）によって加熱する工程を設けたことを特徴とする請求項１２〜請求項１５のいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューブの拡管によってプレートフィンが機械的に接合されて成るコア部を有する熱交換器およびその製造方法に関するものであり、暖房装置用のヒータコアやエンジン冷却用のラジエータ等に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱交換器として、例えば特許文献１に示されるように、チューブを拡管することでプレートフィンが機械的に接合されるプレートフィン型熱交換器が知られている。ここでは性能向上のために扁平断面形状を有する扁平チューブを用いており、断面形状の長径方向端部における内壁側曲率半径が、長径方向略中央における内壁側短径方向の寸法の少なくとも１／２以上となるようにしている。これにより、拡管時にチューブ外周全体が略均一に延びるようになり、チューブの亀裂や割れを抑制して耐久性向上を図るようにしている。
【特許文献１】特開２００２−３４０４９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、チューブ長手方向端部とヘッダプレート（コアプレート）との接合においては、ろう付け（半田付け）や熱硬化性樹脂材から成る接着剤による接着を行っているので、高温の加熱炉が必要となり、製造時のエネルギー消費が大きいものとなっていた。近年、地球温暖化防止のためにＣＯ２の削減が大きく叫ばれる中で、本発明者らは上記のような使用エネルギーを今後削減していくことが極めて重要であると考えた。
【０００４】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、プレートフィンがチューブに機械的に接合されるものにおいて、高温の加熱炉を不要としてチューブ長手方向端部とヘッダプレートとの接合を可能とする熱交換器およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００６】
請求項１に記載の発明では、平板状のプレートフィン（１１１）と、内部に流体が流通すると共に、プレートフィン（１１１）に挿通されて、機械的に接合されるチューブ（１１２）とから成るコア部（１１０）を有し、チューブ（１１２）の長手方向端部がヘッダタンク（１２０）の一部を成すヘッダプレート（１１３）に接合されて成る熱交換器において、チューブ（１１２）およびヘッダプレート（１１３）の接合は、固相接合としたことを特徴としている。
【０００７】
これにより、高温の加熱炉を不要とする熱交換器（１００）を提供することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、チューブ（１１２）には、ヘッダプレート（１１３）に穿設されたチューブ孔（１１３ａ）に挿入される挿入部（１１２ａ）の先端側全周にヘッダプレート（１１３）の面側に拡げ曲げされたフランジ部（１１２ｂ）が設けられ、チューブ（１１２）およびヘッダプレート（１１３）が接合される部位は、フランジ部（１１２ｂ）およびヘッダプレート（１１３）が当接する当接部（１１４）としたことを特徴としている。
【０００９】
これにより、固相接合を容易にして安定したチューブ（１１２）とヘッダプレート（１１３）との接合が成される熱交換器（１００）とすることができる。
【００１０】
そして、請求項３に記載の発明のように、フランジ部（１１２ｂ）は、ヘッダプレート（１１３）の面に沿って略９０度に拡げ曲げされるように形成すると良い。
【００１１】
これにより、チューブ（１１２）の長手方向端部がヘッダタンク（１２０）内で突出しない形とすることができるので、内部を流通する流体の流通抵抗を低減して、熱交換器（１００）としての性能を向上させることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、チューブ孔（１１３ａ）のフランジ部（１１２ｂ）側には、テーパ部（１１３ｂ）が設けられ、チューブ（１１２）は、テーパ部（１１３ｂ）に沿うように形成され、テーパ部（１１３ｂ）と当接する部位においても接合されたことを特徴としている。
【００１３】
これにより、チューブ（１１２）とヘッダプレート（１１３）との接合面積を増大させて、更に安定した接合が成される熱交換器（１００）とすることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、フランジ部（１１２ｂ）の外周の所定部位には、フランジ部（１１２ｂ）を設ける際に周方向に発生する引張り応力を緩和する応力緩和部（１１２ｄ）が設けられたことを特徴としている。
【００１５】
これにより、フランジ部（１１２ｂ）を形成する際の割れを抑制して、フランジ部（１１２ｂ）の面積を充分に確保することができる。そして、チューブ（１１２）とチューブ孔（１１３ａ）とのクリアランス（δ）を吸収しつつ、ヘッダプレート（１１３）との接合が可能となる。
【００１６】
そして、請求項５における応力緩和部（１１２ｄ）は、請求項６に記載の発明のように、Ｒ状に徐肉されるＲ徐肉部（１１２ｄ）としてやれば良い。
【００１７】
また、請求項７に記載の発明では、チューブ（１１２）およびヘッダプレート（１１３）が接合される部位のヘッダプレート（１１３）側には、チューブ（１１２）側との接触面積を低減する凸状部（１１３ｆ）が設けられたことを特徴としている。
【００１８】
これにより、チューブ（１１２）側とヘッダプレート（１１３）との接触面積を小さくすることができるので、固相接合する際に負荷される荷重を小さくしても面圧を大きくすることができ、確実な接合および部材（１１２、１１３）の変形防止が可能となる。
【００１９】
請求項８に記載の発明では、チューブ孔（１１３ａ）のチューブ（１１２）が挿入される側には、第１面取り部（１１３ｃ）が設けられたことを特徴としている。
【００２０】
これにより、チューブ孔（１１３ａ）に対するチューブ（１１２）の挿入性を向上することができる。
【００２１】
また、フランジ部（１１２ｂ）をヘッダプレート（１１３）に固相接合する際に、負荷される荷重によってヘッダプレート（１１３）のチューブ孔（１１３ａ）近傍が変形する時のヘッダプレート材料の流れ分を第１面取り部（１１３ｃ）とチューブ（１１２）との間に形成される空間に吸収させることができる。よって、フランジ部（１１２ｂ）の曲げ部近傍にかかる荷重が緩和され、フランジ部（１１２ｂ）の曲げ部近傍の板厚減少が抑制されるので、フランジ部（１１２ｂ）の強度を向上できる。
【００２２】
請求項９に記載の発明では、チューブ孔（１１３ａ）のフランジ部（１１２ｂ）側には、第２面取り部（１１３ｇ）が設けられたことを特徴としている。
【００２３】
これにより、フランジ部（１１２ｂ）をヘッダプレート（１１３）に固相接合する際に、ヘッダプレート（１１３）に負荷される荷重による材料の流れ分を第２面取り部（１１３ｇ）とフランジ部（１１２ｂ）との間に形成される空間に吸収させることができるので、フランジ部（１１２ｂ）の曲げ部近傍の板厚減少を抑制すると共に、応力集中しにくい形状とすることができ、フランジ部（１１２ｂ）の強度を向上できる。
【００２４】
上記固相接合においては、請求項１０に記載の発明のように、チューブ（１１２）の板厚は、０．１〜０．５ｍｍとするのが好適である。
【００２５】
請求項１１に記載の発明では、チューブ（１１２）は、扁平断面形状を有する扁平チューブ（１１２）としたことを特徴としている。
【００２６】
これにより、チューブ（１１２）内部を流通する流体の熱伝達率を向上すると共に、チューブ（１１２）の外部を流通する外部流体に対する流通抵抗を小さくして、熱交換器（１００）の熱交換性能を向上させることができる。
【００２７】
請求項１２に記載の発明では、内部に流体が流通するチューブ（１１２）が平板状のプレートフィン（１１１）に挿通されて、チューブ（１１２）が拡管されることでプレートフィン（１１１）が機械的に接合されて成るコア部（１１０）を有し、チューブ（１１２）の長手方向端部をヘッダタンク（１２０）の一部を成すヘッダプレート（１１３）に接合する熱交換器の製造方法であって、チューブ（１１２）およびヘッダプレート（１１３）が当接する当接部（１１４）の面が広がる方向に、超音波振動によってチューブ（１１２）を振動させつつ、チューブ（１１２）およびヘッダプレート（１１３）の当接方向に所定の荷重を加えて固相接合することを特徴としている。
【００２８】
これにより、高温の加熱炉を不要として、熱交換器（１００）を製造することができ、製造時のエネルギー消費量を低減できる。また、加熱炉にかかる設備費を低減できる。
【００２９】
請求項１３に記載の発明では、当接部（１１４）の形成にあたって、ヘッダプレート（１１３）に穿設されたチューブ孔（１１３ａ）にチューブ（１１２）を貫通させた後に、長手方向端部の全周をヘッダプレート（１１３）の面側に拡がるように折り曲げてフランジ部（１１２ｂ）を形成し、このフランジ部（１１２ｂ）をヘッダプレート（１１３）に当接させる工程を設けたことを特徴としている。
【００３０】
これにより、超音波振動を加える際の振動子（２２０）とチューブ（１１２）との位置精度を不要としつつ、内部流体の気密保持にあたって安定した接合が可能となる。
【００３１】
請求項１４に記載の発明では、フランジ部（１１２ｂ）を形成する前に、予めチューブ（１１２）の長手方向端部の全周の所定部位に、ヘッダプレート（１１３）の面側に折り曲げる際に周方向に発生する引張り応力を緩和する応力緩和部（１１２ｄ）を設ける工程を有することを特徴としている。
【００３２】
これにより、フランジ部（１１２ｂ）を形成する際の割れを抑制して、フランジ部（１１２ｂ）の面積を充分に確保することができる。そして、チューブ（１１２）とチューブ孔（１１３ａ）とのクリアランス（δ）を吸収しつつ、ヘッダプレート（１１３）との接合が可能となる。
【００３３】
請求項１５に記載の発明では、当接部（１１４）のヘッダプレート（１１３）側に、予めチューブ（１１２）側との接触面積を低減する凸状部（１１３ｆ）を設ける工程を有することを特徴としている。
【００３４】
これにより、チューブ（１１２）側とヘッダプレート（１１３）との接触面積を小さくすることができるので、固相接合する際に負荷される荷重を小さくしても面圧を大きくすることができ、確実な接合および部材（１１２、１１３）の変形防止が可能となる。
【００３５】
請求項１６に記載の発明では、固相接合する際に、当接部（１１４）近傍を加熱手段（２３０）によって加熱する工程を設けたことを特徴としている。
【００３６】
これにより、固相接合に必要とされる温度条件の安定化を図ることができ、更に安定したチューブ（１１２）とヘッダプレート（１１３）との接合が可能となる。
【００３７】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１〜図４を用いて説明する。第１実施形態は、本発明の熱交換器を温水（内部流体）によって空調空気を加熱する暖房装置用のヒータコア１００に適用したものである。
【００３９】
まず、ヒータコア１００の基本構成について図１を用いて説明する。ヒータコア１００は、主に熱交換を行うコア部１１０とチューブ１１２の長手方向端部側に配設される２つのヘッダタンク１２０とから成る。尚、以下説明する各部材の材質は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金としている。
【００４０】
コア部１１０は、プレートフィン１１１とチューブ１１２とから成る。プレートフィン（以下、フィン）１１１は、薄肉（ここでは２５μｍ設定）の帯板状部材であり、所定の間隔（フィンピッチ）で複数枚積層されている。この複数枚積層されたフィン１１１の集合体が複数組（３組）用いられるようにしている。そして、フィン１１１には、挿通孔１１１ａ（図４）がフィン１１１の長手方向に並ぶように設けられている。
【００４１】
チューブ１１２は、薄肉（ここでは０．２ｍｍ設定）で、断面が扁平形状を成す扁平チューブとしており、上記フィン１１１の挿通孔１１１ａに挿通されている。チューブ１１２の長径方向は、フィン１１１の長手方向を向くようにしている。そして、チューブ１１２が拡管され、フィン１１１に圧着されることによって、フィン１１１およびチューブ１１２は機械的に接合されている。
【００４２】
上記のように接合されたフィン１１１およびチューブ１１２の集合体は、フィン１１１の長手方向側が互いに隣り合うように配置され（３列）、チューブ１１２の長手方向の両端部がヘッダプレート１１３に接合されている。
【００４３】
ヘッダプレート１１３は、後述するタンク本体１２１と共にヘッダタンク１２０の一部を形成する板状部材であり、コア部１１０をチューブ１１２の長手方向から投影した場合の外形寸法よりも一回り大きく設定した長方形の平面部１１３ｄの外周に縁立て部１１３ｅが形成されている。
【００４４】
ヘッダプレート１１３には、チューブ１１２に対応するチューブ孔１１３ａ（図２〜図４）が穿設されており、チューブ１１２の長手方向端部がチューブ孔１１３ａに挿入されて接合されている。尚、このチューブ１１２とヘッダプレート１１３との接合構造およびその製造方法に本発明の特徴部を持たせており、この詳細については後述する。
【００４５】
そして、両ヘッダプレート１１３にはタンク本体１２１が接合されヘッダタンク１２０を形成している。タンク本体１２１は、ヘッダプレート１１３側が開口する箱状部材であり、タンク本体１２１の開口側がヘッダプレート１１３の縁立て部１１３ｅの内側に嵌入されて、全周が溶接されている。一方のタンク本体（図１中の上側）１２１には入口パイプ１３１が接合されており、また、他方のタンク本体（図１中の下側）１２１には出口パイプ１３２が接合されている。両パイプ１３１、１３２はそれぞれヘッダタンク１２０内に連通している。
【００４６】
このように形成されるヒータコア１００においては、温水が入口パイプ１３１から一方のヘッダタンク１２０を経てチューブ１１２内を流通し、他方のヘッダタンク１２０で集合され、出口パイプ１３２から流出する。そして、チューブ１１２を流通する温水と、チューブ１１２の断面の長径方向となる外部から供給される空調空気との間で熱交換が行われ、空調空気は加熱される。この時、フィン１１１によってその熱交換が促進される。
【００４７】
次に、このヒータコア１００の製造方法について、図２〜図４を用いて説明する。まず、図示しない積層治具をガイドにして、フィン１１１を所定枚数、所定間隔で積層し、各挿入孔１１１ａにチューブ１１２を挿通させた後、図示しない拡管子をチューブ１１２内に挿入し、チューブ１１２を拡管して、フィン１１１に圧着させる（コア部組立て工程）。
【００４８】
次に、図２に示すように、ヘッダプレート１１３のチューブ孔１１３ａにチューブ１１２の長手方向端部が挿入され、反挿入側に突出するように、図示しないプレス機によってヘッダプレート１１３を打ち込む。この時、チューブ１１２にはチューブ孔１１３ａに当接する挿入部１１２ａが形成される。尚ここでは、チューブ孔１１３ａのチューブ挿入側には面取り部１１３ｃを予め設けており、また、チューブ１１２の反挿入側（フランジ部１１２ｂ側）にはテーパ部１１３ｂを予め設けている（ヘッダプレート打ち込み工程）。
【００４９】
次に、図３に示すように、ヘッダプレート１１３から突出するチューブ１１２の長手方向端部を口拡する。即ち、予備口拡子２１１によって、まずチューブ端部を所定角度でラッパ状に拡げる（図３（ａ））。更に、本口拡子２１２によって、チューブ１１２の先端部をヘッダプレート１１３の平面部１１３ｄに沿って、略９０度に拡がるように折り曲げる（図３（ｂ））。これによって、チューブ１１２の先端部にはフランジ部１１２ｂが形成され、ヘッダプレート１１３（平面部１１３ｄ）に当接する当接部１１４が形成される。また、本口拡子２１２によってチューブ１１２の挿入部１１２ａとフランジ部１１２ｂとの間には口拡部１１２ｃが形成され、テーパ部１１３ｂに当接するようにしている（チューブ口拡工程）。
【００５０】
次に、図４に示すように、振動子２２０によってチューブ１１２とヘッダプレート１１３とを固相接合する。振動子２２０は、フランジ部１１２ｂおよび口拡部１１２ｃに沿う外観形状を有しており、当接部１１４の面が広がる方向（図４中では左右方向）に振動しつつ、フランジ部１１２ｂとヘッダプレート１１３との当接方向に加圧する（所定荷重を加える）ようにしている。ここでは、振動子２２０の振動条件として周波数２０ｋＨｚ、振幅２０〜６０μｍ、加圧条件として５０〜１００ｋｇとしている。そして、チューブ１本当たりの振動子２２０の作動時間を０．２〜０．５秒としている。また、フランジ部１１２ｂとヘッダプレート１１３との当接部１１４近傍には、加熱手段としてのヒータ（高周波抵抗加熱）２３０をあてがうようにしている。
【００５１】
この振動子２２０の作動によって、チューブ１１２のフランジ部１１２ｂおよび口拡部１１２ｃは、図４中の左右方向に振動される。この時、チューブ１１２およびヘッダプレート１１３は、当接部１１４およびテーパ部１１３ｂにおいて、互いの母材酸化皮膜が除去され、摩擦熱およびヒータ２３０の熱により、部材の再結晶温度から融点温度の間（２００〜３００℃）に温度上昇され、更に、加圧力を受けて固相接合される（チューブ接合工程）。
【００５２】
尚、チューブ１１２の板厚は、ヒータコア１００としての基本強度を確保するために０．１ｍｍ以上とし、また、振動子２２０からの振動を減衰させずにヘッダプレート１１３側に伝達させるために０．５ｍｍ以下とするのが好適である。
【００５３】
そして、予め入口パイプ１３１、出口パイプ１３２が溶接された２つのタンク本体１２１をそれぞれのヘッダプレート１１３の縁立て部１１３ｅの内側に嵌入させて、全周をレーザ溶接で接合する（タンク接合工程）。
【００５４】
本発明では、フィン１１１とチューブ１１２とが機械的に接合されて成るコア部１１０を有するヒータコア１１０において、チューブ１１２とヘッダプレート１１３とを固相接合するようにしているので、高温の加熱炉をいっさい不要とするヒータコア１００を形成することができ、製造時のエネルギー消費量を低減できる。また、加熱炉にかかる設備費を低減できる。
【００５５】
具体的に固相接合にあたって、チューブ１１２にフランジ部１１２ｂを設けてヘッダプレート１１３との当接部１１４で接合するようにしているので、超音波振動を加える際の振動子２２０とチューブ１１２との位置精度を不要としつつ、固相接合を容易にして、内部温水の気密性保持にあたって安定したチューブ１１２とヘッダプレート１１３との接合が可能となる。
【００５６】
そして、フランジ部１１２ｂによって、チューブ１１２の長手方向端部がヘッダタンク１２０内で突出しない形とすることができるので、内部を流通する温水の流通抵抗を低減して、ヒータコア１００としての性能を向上させることができる。
【００５７】
また、固相接合の際にヒータ２３０でチューブ１１２とヘッダプレート１１３との当接部１１４近傍を加熱するようにしているので、固相接合に必要とされる温度条件の安定化を図ることができ、安定したチューブ１１２とヘッダプレート１１３との接合が可能となる。
【００５８】
また、ヘッダプレート１１３のチューブ孔１１３ａにテーパ部１１３ｂを形成し、このテーパ部１１３ｂにチューブ１１２が沿うように口拡部１１２ｃを設けているので、チューブ１１２とヘッダプレート１１３との接合面積を増大させて、更に安定した接合を行うことができる。
【００５９】
また、チューブ孔１１３ａには面取り部１１３ｃを設けるようにしているので、チューブ孔１１３ａに対するチューブ１１２の挿入性を向上することができる。
【００６０】
更に、チューブ１１２は扁平断面形状を有する扁平チューブ１１２としているので、チューブ１１２内部を流通する温水の熱伝達率を向上すると共に、チューブ１１２の外部を流通する空調空気に対する流通抵抗を小さくして、ヒータコア１００の熱交換性能を向上させることができる。
【００６１】
尚、上記第１実施形態におけるヘッダプレート１１３のテーパ部１１３ｂおよびチューブ１１２の口拡部１１２ｃ、あるいはヒータ２３０による加熱は、フランジ部１１２ｂによる当接部１１４での接合強度に応じて廃止するようにしても良い。
【００６２】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図５〜図７に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、主にチューブ１１２のフランジ部１１２ｂ（フランジ部１１２ｂを形成する前のチューブ１１２の長手方向端部）の形状を変更したものである。尚、図６はフランジ部１１２ｂとヘッダプレート１１３とを当接させた状態での図５におけるフランジ部１１２ｂ近傍を示す拡大断面図、図７はフランジ部１１２ｂとヘッダプレート１１３とを固相接合した後の図５におけるフランジ部１１２ｂ近傍を示す拡大断面図である。
【００６３】
ここでは、予めチューブ１１２の長手方向端部全周の所定部位に、応力緩和部としてのＲ徐肉部１１２ｄを設けている。具体的にＲ徐肉部１１２ｄは、チューブ１１２の偏平断面の長径方向に渡って、１つの大きなＲで除肉したものとしており、チューブ１１２の成形工程において、図５中の２点鎖線で示される形状に相当するカッターによって、図５中の紙面に向かって垂直方向に切断することで形成されるようにしている。
【００６４】
また、チューブ孔１１３ａのチューブ１１２が挿入される側には、面取り部（本発明における第１面取り部に対応）１１３ｃを設けると共に、チューブ孔１１３ａのフランジ部１１２ｂ側にも面取り部（本発明における第２面取り部に対応）１１３ｇを設けるようにしている。
【００６５】
そして、上記第１実施形態と同様に、チューブ１１２の長手方向端部がチューブ孔１１３ａに挿入され、口拡によって略９０度に拡げ曲げされるフランジ部１１２ｂが形成され、振動子（図５中では図示せず）によってチューブ１１２とヘッダプレート１１３とが固相接合される。
【００６６】
ところで、チューブ１１２にフランジ部１１２ｂを形成して、ヘッダプレート１１３と固相接合する際には、チューブ１１２とチューブ孔１１３ａとのクリアランスδを吸収するために、フランジ部１１２ｂの面積を大きくする必要が生ずる。このために、通常では、図８の比較例に示すように、チューブ１１２の突出し量ｈを大きくすることになるが、単純に突出し量ｈを大きくすると、フランジ部１１２ｂの長径方向端部側のＲ部に発生する引張り応力が大きくなり、破れやすくなって、結局のところフランジ部１１２ｂの面積を大きくできない。
【００６７】
また、固相接合時にフランジ部１１２ｂとヘッダプレート１１３とを加圧することにより、図９の比較例に示すように、フランジ部１１２ｂの板厚が減少され、加えてチューブ孔１１３ａのフランジ部１１２ｂ側をピン角にしておくと応力集中部位となってフランジ部１１２ｂの強度が低下するおそれがある。
【００６８】
しかしながら、本第２実施形態においては、予めチューブ１１２の長手方向端部に設けたＲ徐肉部１１２ｄによって、略９０度に拡げ曲げしてフランジ部１１２ｂを形成する際に、Ｒ部の周方向に発生する引張り応力を緩和することができるので、フランジ部１１２ｂを形成する際の割れを抑制して、フランジ部１１２ｂの面積を充分に確保することができる。そして、チューブ１１２とチューブ孔１１３ａとのクリアランスδを吸収しつつ、ヘッダプレート１１３との接合が可能となる。
【００６９】
また、チューブ孔１１３ａには面取り部１１３ｃ、１１３ｇを設けるようにしているので、図６に示すようにフランジ部１１２ｂとヘッダプレート１１３とを当接させた状態から、図７に示すように、固相接合によって加圧した時に、ヘッダプレート１１３のチューブ孔１１３ａ近傍が変形する時のヘッダプレート材料の流れ分（図7中の白矢印）を面取り部１１３ｃとチューブ１１２との間に形成される空間に吸収させることができるので、フランジ部１１２ｂの曲げ部近傍にかかる荷重が緩和され、フランジ部１１２ｂの曲げ部近傍の板厚減少を抑制することができる。この時、ヘッダプレート１１３が撓んでしまうとフランジ部１１２ｂとヘッダプレート１１３の接合性が低下してしまうことから、ヘッダプレート１１３下面を受け治具にて固定する手段を用いる。若しくは、ヘッダプレート１１３の板厚を大きくとることで撓みを低減することができる。更に、加圧時のチューブ材料の流れ分（図７中の黒矢印）を面取り部１１３ｇとフランジ部１１２ｂとの間に形成される空間に吸収させることができるので、フランジ部１１２ｂの板厚減少を抑制すると共に、曲げ部近傍で応力集中しにくい形状とすることができ、総じて、フランジ部１１２ｂの強度を向上することができる。
【００７０】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図１０に示す。第３実施形態は、上記第２実施形態に対して、ヘッダプレート１１３のチューブ孔１１３ａ近傍の形状を変更したものである。
【００７１】
ここでは、フランジ部１１２ｂおよびヘッダプレート１１３が当接する当接部１１４のヘッダプレート１１３側には、予めフランジ部１１２ｂとの接触面積を低減する凸状部１１３ｆを設けている。凸状部１１３ｆは、チューブ孔１１３ａの周囲がチューブ１１２の長手方向端部側に盛り上がるようにしている。
【００７２】
そして、上記第１実施形態と同様に、チューブ１１２の長手方向端部がチューブ孔１１３ａに挿入され、口拡によって略９０度に拡げ曲げされるフランジ部１１２ｂが形成され、振動子（図１０中では図示せず）によってチューブ１１２とヘッダプレート１１３とが固相接合される。
【００７３】
ところで、フランジ部１１２ｂとヘッダプレート１１３とを固相接合する際には、加圧力を所定値以下に抑えてフランジ部１１２ｂ、ヘッダプレート１１３の変形を防止する必要がある。しかし、加圧力を単純に低下させると、確実な固相接合ができなくなる。
【００７４】
本第３実施形態では、上記のようにヘッダプレート１１３に凸状部１１３ｆを設けることにより、フランジ部１１２ｂとヘッダプレート１１３との接触面積を小さくすることができるので、固相接合する際の加圧力を小さくしても面圧を大きくすることができるので、確実な接合およびフランジ部１１２ｂ、ヘッダプレート１１３の変形防止が可能となる。そして、チューブ１１２とチューブ孔１１３ａとのクリアランスδを吸収しつつ、ヘッダプレート１１３との接合が可能となる。また、凸状部１１３ｆの形成により、上記第２実施形態の面取り部１１３ｃと同様の機能を持たすことができ、チューブ１１２の挿入性を向上できる。
【００７５】
尚、Ｒ徐肉部１１２ｄの具体的な形状については、上記のものに限らず、図１１に示すように、チューブ１１２の偏平断面の長径方向の両端部側をそれぞれＲ状に除肉したものや、図１２に示すように、上記図１１で示した対向するＲ除肉部１１２ｄ間の全体に渡ってＲの接線に沿うように除肉したもの等としても良い。そして、これらの除肉形状は、上記第２実施形態に対しても同様に適用できる。
【００７６】
（その他の実施形態）
上記第１〜第３実施形態では、チューブ１１２とヘッダプレート１１３とが接合される当接部１１４をフランジ部１１２ｂによって形成するようにしたが、この当接部は、チューブ孔１１３ａを単なる貫通孔としたり、バーリング孔として、チューブ１１２を挿入した際にヘッダプレート１１３側に当接される部位（挿入部）としても良い。
【００７７】
また、チューブ１１２は、扁平チューブに代えて丸チューブや楕円チューブとしても良い。
【００７８】
また、熱交換器としてヒータコア１００を用いて説明したが、エンジンを冷却するラジエータや冷凍サイクル用のコンデンサ等に適用したものとしても良い。そして、各部の材質はアルミニウムあるいはアルミニウム合金に代えて、銅系材やステンレス材等としても良い。
【００７９】
更に、タンク本体１２１は、レーザ溶接に限らず、ヘッダプレート１１３との間にシール部材を介在させてヘッダプレート１１３の縁立て部１１３ｅに設けた爪部でかしめて接合するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明のヒータコアの全体構成を示す分解斜視図である。
【図２】第１実施形態におけるヘッダプレート打ち込み工程を示す断面図である。
【図３】第１実施形態におけるチューブ先端部の（ａ）は予備口拡工程、（ｂ）は本口拡工程を示す断面図である。
【図４】第１実施形態におけるチューブおよびヘッダプレートの固相接合工程を示す断面図である。
【図５】第２実施形態におけるチューブ先端部およびヘッダプレートを示す断面図である。
【図６】図５のフランジ部の曲げ部近傍を示す拡大断面図である（固相接合前）。
【図７】図５のフランジ部の曲げ部近傍を示す拡大断面図である（固相接合後）。
【図８】図５に対する比較例であり、Ｒ除肉部および面取り部を設けなかった場合の断面図である。
【図９】図７に対する比較例であり、フランジ部の曲げ部近傍を示す拡大断面図である（固相接合後）。
【図１０】第３実施形態におけるチューブ先端部およびヘッダプレートを示す断面図である。
【図１１】第３実施形態の変形例１におけるチューブ先端部およびヘッダプレートを示す断面図である。
【図１２】第３実施形態の変形例２におけるチューブ先端部およびヘッダプレートを示す断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１００  ヒータコア（熱交換器）
１１０  コア部
１１１  プレートフィン
１１２  チューブ
１１２ａ  挿入部
１１２ｂ  フランジ部
１１２ｄ  Ｒ徐肉部（応力緩和部）
１１３  ヘッダプレート
１１３ａ  チューブ孔
１１３ｂ  テーパ部
１１３ｃ  面取り部（第１面取り部）
１１３ｆ  凸状部
１１３ｇ  面取り部（第２面取り部）
１１４  当接部
１２０  ヘッダタンク
２３０  ヒータ（加熱手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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